| Project/Area Number |
22K20418
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
TANAKA Seiya 同志社大学, 研究開発推進機構, 助教 (40962048)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 月資源利用 / レーザーアブレーション / 金属製錬 / プラズマ / 宇宙資源利用 / レゴリス / 合金 / 月 |
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| Outline of Research at the Start |
レーザー加熱を利用した月資源含有アルミナからのアルミニウム/酸素生成が研究されて
いるが, 生成アルミニウム/酸素原子の再結合によりアルミニウム回収率が低い. 本研究ではアルミニウム回収率向上を目的に, 溶融金属への生成アルミニウム/酸素原子吹込み回収を提案する. アルミニウム原子を金属中に溶解させることでアルミニウム/酸素原子の再結合を防止し, 安定的にアルミニウムを回収するという手法である. 本研究では提案手法におけるAl-O系気体吹込みによるアルミニウム原子の溶融金属への溶解現象解明およびAl含有溶融金属からのAl析出現象解明を通して, アルミニウム回収手法の確立を目指す.
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| Outline of Final Research Achievements |
An experimental study of aluminum dissolution into molten metal was conducted for achievement of stable aluminum recovery in laser alumina reduction method. The laser ablation generates aluminum atoms from an sintered alumina rod and produced aluminum dissolved in molten metal. A novel optical system was developed, enabling successful ablation using a 100W class laser while monitoring the plume temperature. Downstream of the ablation plume, molten Cu, melted by a coil heater, was introduced and collided with the plume. XRD analysis of the cooled Cu sample revealed the presence of CuAl-based metal mixtures and complex oxides, indicating partial success in preventing aluminum reoxidation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本アルミニウム製錬手法は従来手法にて消費していたカーボンを消費しないものである。よって消耗品ゼロである本手法は月面などの宇宙環境下においても利用可能であり、月資源からの金属・酸素生成の実現に寄与する。対し本研究は、生成したアルミニウムの安定的回収に資するものであり、将来の宇宙開発への貢献が期待される。また溶融金属中での金属酸素原子の挙動解明は材料科学分野への理学的貢献も果たす。
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